JP2008063073A - 昇降装置の揚高検出装置 - Google Patents

昇降装置の揚高検出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 複数のシリンダが同時に伸縮することがあっても、正確に揚高検出を行えるようにする。
【解決手段】 選択手段52Cは、第1のシリンダが伸縮していれば第1の揚高導出手段52Aを選択し、第1のシリンダが伸縮していなければ第2の揚高導出手段52Bを選択する。第1の揚高導出手段52Aは、回転検出手段23及び昇降検出手段19の各出力に基づいて第1のシリンダによる可動台の揚高変化量を求めると共に、昇降検出手段19の出力に基づいて第2のシリンダによる可動台の揚高変化量を求め、これら揚高変化量を合計して可動台の揚高を算出する。
【選択図】 図4

Description

本発明は、複数のシリンダを備える昇降装置において可動台の揚高を検出する技術に関する。
従来、フォークリフトにおいてはフォークの揚高を検出することが行われており、検出された揚高を利用して作業性や安全性の向上が図られている。例えば特許文献1の技術では、ポンプを駆動するモータにエンコーダを取り付け、モータの回転数から揚高を検出するようにしており、特許文献2の技術では、ワイヤーによってフォークと連結されたリールにエンコーダを取り付け、リールの回転数から揚高を検出するようにしている。複数段のマスト装置では揚高検出のために複数のエンコーダが取り付けられることがあり、特許文献3に示す技術では、リミットスイッチのオン・オフに応じて2つのエンコーダを切り替えて揚高を検出できるようにしている。
特開2003−252589号公報 特開2004−75347号公報 実開平1−103698号公報
さて、複数のシリンダを使って昇降を行うようにした昇降装置において、特許文献1の技術のように、モータの回転数から揚高を検出する場合、各シリンダによって揚高の変化の仕方が異なっていると、モータの回転数を検出しているだけでは正確な揚高が得られないという問題がある。これに対し特許文献3の技術では、出力特性の異なるエンコーダを用いるなどして各エンコーダの単位ストローク当たりの出力が同等とされているので、このような問題はない。しかし、特許文献3の技術はあくまで各シリンダが単独で伸縮することを前提としており、一時的にでも同時にシリンダが伸縮すると、同時に伸縮した分だけ誤差が生じるという問題がある。もちろん、この問題はモータの回転数だけから揚高を検出する場合にも起こり得る。
そこで本発明の目的は、複数のシリンダを備える昇降装置において、それらが同時に伸縮することがあっても正確に揚高検出を行えるようにすることである。
上記の目的を達成するため、本発明は、固定マストに昇降可能に支持される可動マストと、該可動マストに昇降可能に支持される可動台と、該可動台を上記可動マストに対し昇降させる第1のシリンダと、上記可動マストを上記固定マストに対し昇降させる第2のシリンダとを備え、上記第1及び第2のシリンダへポンプで作動油を供給し上記各シリンダを伸長させ、上記第1及び第2のシリンダから上記ポンプを通して作動油を回収し上記各シリンダを短縮させるようにした昇降装置において、上記可動台の揚高を検出する揚高検出装置であって、上記ポンプ又は該ポンプに連結されて一体的に回転するモータに付設され、その回転数に対応する信号を出力する回転検出手段と、上記可動マストと連結して設けられ、上記可動マストの昇降量に対応する信号を出力する昇降検出手段と、上記回転検出手段及び上記昇降検出手段の各出力に基づいて上記可動台の揚高を算出する第1の揚高導出手段と、上記昇降検出手段の出力に基づいて上記可動台の揚高を算出する第2の揚高導出手段と、上記第1のシリンダの伸縮状況を検出し、その結果に応じて上記第1及び第2の揚高導出手段の何れかを選択する選択手段とを備え、上記第1の揚高導出手段は、上記回転検出手段及び上記昇降検出手段の各出力に基づいて上記第1のシリンダによる上記可動台の揚高変化量を求めると共に、上記昇降検出手段の出力に基づいて上記第2のシリンダによる上記可動台の揚高変化量を求め、これら揚高変化量を合計して上記可動台の揚高を算出するものであり、上記選択手段は、上記第1のシリンダが伸縮していれば上記第1の揚高導出手段を選択し、上記第1のシリンダが伸縮していなければ上記第2の揚高導出手段を選択するものであることを特徴とする構成としている。
ここで、第1の揚高導出手段において求められる第1のシリンダによる可動台の揚高変化量とは、所定の基準位置(例えば第1のシリンダを最短縮したときの可動台の位置)に対する現在(算出する時点)の可動台の位置の高低差のうち、第1のシリンダの伸縮によるもののことであり、第2のシリンダによる可動台の揚高変化量とは、所定時間当たりの可動マストの昇降量を可動台の昇降量に換算したものである。又、本発明における可動台は、その上に人や荷物を載せるものに限られるものではなく、荷物をすくい上げたり、吊り下げたり、挟みつけたりして支持するもの全てを含む意味のものである。
このような本発明によれば、第1のシリンダのみで可動台が昇降する際には、回転検出手段及び昇降検出手段の各出力に基づいて可動台の揚高が算出されるが、このとき可動マストは昇降せず昇降検出手段の出力に基づく第2のシリンダによる揚高変化量は0であるため、回転検出手段の出力に基づく第1のシリンダによる揚高変化量のみで揚高が算出される。又、第1のシリンダと第2のシリンダで可動台が昇降する際には、回転検出手段の出力に基づく第1のシリンダによる揚高変化量と、昇降検出手段の出力に基づく第2のシリンダによる揚高変化量とがそれぞれに求められ、それらを合計して揚高が算出される。更に、第2のシリンダのみで可動台が昇降する際には、昇降検出手段の出力に基づいて可動台の揚高が算出される。従って、何れかのシリンダで可動台が昇降する場合でも、両シリンダで可動台が昇降する場合でも、何ら不都合なく揚高を検出することができる。
尚、選択手段における第1のシリンダが伸縮しているか否かの判定は、例えばポンプ(モータでもよい)が回転しているときに、第1のシリンダが最伸長状態でも最短縮状態でもないことを検出することによって行うことができる。この場合、ポンプ(モータ)の回転は、回転検出手段の出力から判断することができる他、ポンプ(モータ)を回転させる指示、つまり可動台を上昇又は下降させる指示がなされているか否かで判断することができる。又、第1のシリンダの状態は、最伸長状態でオフ(オン)となりそれ以外ではオン(オフ)となるように、最短縮状態でオフ(オン)となりそれ以外ではオン(オフ)となるように、スイッチやセンサを設けることによって検出することができる。
この他にも、第1のシリンダと第2のシリンダとが同時に伸縮する範囲が予め明らかである場合には、第2のシリンダの状態を検出することで第1のシリンダの状態を判断することができる。つまり、第2のシリンダが上記の範囲を超えて伸長していれば第1のシリンダが伸縮していないと判断でき、第2のシリンダが上記の範囲内にあれば第1のシリンダが伸縮していると判断できる。又、両シリンダが同時に伸縮する範囲が明らかである場合には、それに対応する可動マストの昇降範囲も明らかなので、可動マストの状態を検出することで第1のシリンダの状態を判断することもできる。つまり、可動マストの現在位置が上記の範囲内になければ第1のシリンダが伸縮していないと判断でき、上記の範囲内にあれば第1のシリンダが伸縮していると判断できる。
上記の構成において、上記第1の揚高導出手段は、上記昇降検出手段の出力に基づいて上記回転検出手段の出力のうち上記第2のシリンダの伸縮への寄与分を求め、該寄与分を上記回転検出手段の出力から減算して求めた上記第1のシリンダの伸縮への寄与分で上記第1のシリンダによる上記可動台の揚高変化量を求めるものとすることができる。
このようにすれば、回転検出手段の出力、つまり検出されるポンプ又はモータの回転数のうち、第2のシリンダの伸縮に寄与する分は除外され、第1のシリンダの伸縮に寄与する分だけで第1のシリンダによる可動台の揚高変化量が求められる。従って、第1のシリンダと第2のシリンダとが同時に伸縮する場合でも、最終的に算出される揚高の正確性が高められる。
尚、回転検出手段と昇降検出手段とで出力特性(例えば信号のタイプや単位揚高当たりの出力値など)が異なっている場合には、その特性の相違に応じて昇降検出手段の出力を回転検出手段の出力に換算して第2のシリンダの伸縮への寄与分を求めればよい。
本発明における第2の揚高導出手段としては、昇降検出手段の出力に基づいて可動マストの揚高を算出し、これと可動マストに対する可動台の高さとを加算して可動台の揚高を算出するものや、昇降検出手段の出力に基づいて可動マストの揚高変化量を算出し、これを累算したものと可動マストに対する可動台の高さとを加算して可動台の揚高を算出するものを採用できる。もちろん、算出される揚高は、第1の揚高導出手段と同じ基準位置に対する現在(算出する時点)の可動台の位置の高低差のことである。
又、昇降検出手段の出力がパルス信号である場合には、このパルス信号をカウントしてそのカウント数から可動マストの揚高、揚高変化量を算出するようにすることができる他、可動マストに対する可動台の高さをカウント数に換算し、そのカウント数からパルス信号のカウントを始めることで可動マストに対する可動台の高さを加算するようにすることができる。
以上に説明したように、本発明によれば、第1及び第2のシリンダがそれぞれ伸縮して可動台が昇降する場合でも、両シリンダが同時に伸縮して可動台が昇降する場合でも、何ら不都合なく正しい揚高を検出することができる。
以下、本発明をフォークリフトに適用した実施例を、図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、この実施例に係るフォークリフトは、車体1の後部に後方へ延設された左右一対のストラドルレッグ2を備え、各ストラドルレッグ2の先端部に後輪3が設けられる。図1と図2に示すように、車体1の前部中央には前輪4が設けられ、その右方に各種油圧装置が、左方に制御装置5が搭載される。この制御装置5とは一体的にインバータ6が搭載されており、インバータ6が制御装置5により制御されることで後述するモータ22の制御がなされるようになっている。又、図2に示すように、車体1の後部には、このフォークリフトの駆動源であるバッテリ7が搭載される。
図1と図2に示すように、車体1の後部にはマスト装置8が立設されている。マスト装置8は、車体1に固定支持されるアウタマスト9と、アウタマスト9に昇降可能に支持されるミドルマスト10と、ミドルマスト10に昇降可能に支持されるインナマスト11とを備え、更に、インナマスト11に設置されるファーストシリンダ12と、アウタマスト9とミドルマスト10とにかけて設けられるセカンドシリンダ13とを備える。
インナマスト11には作業者が搭乗する運転台14が昇降可能に支持され、図3に示すように、インナマスト11と運転台14とを連結するチェーンをファーストシリンダ12が支持する。これにより、ファーストシリンダ12が伸長するとインナマスト11に対し運転台14が上昇し、短縮すると運転台14が下降する。又、アウタマスト9とインナマスト11とを連結するチェーンはミドルマスト10に支持されており、セカンドシリンダ13が伸長するとアウタマスト9に対しミドルマスト10及びインナマスト11が上昇し、短縮するとミドルマスト10及びインナマスト11が下降する。
図1に示すように、運転台14の床部には後方へ延設された左右一対のフォーク15が備えられ、前壁部には、前輪4を操舵輪として回転させその向きを変えるためのステアリングハンドル16、運転台14を昇降させるための操作ボックス17などの操作装置が備えられている。操作ボックス17は、運転台14を上昇させる指示を行うための上昇スイッチ17Aと、下降させる指示を行うための下降スイッチ17Bとを備えており、作業者がスイッチ操作を行うと上昇指示又は下降指示が信号として制御装置5へ伝えられる。
又、図3に示すように、アウタマスト9には近接センサ18と、ワイヤー式の回転センサ19とが設けられている。
近接センサ18は、ミドルマスト10の所定位置に設けられた被検出体を検出すればオンとなり、検出しなければオフとなるものであり、そのオン・オフ信号は制御装置5へ伝えられる。ここで、被検出体は、インナマスト11に対し運転台14が昇降する際に近接センサ18により検出され、又、インナマスト11に対する運転台14の昇降と、アウタマスト9に対するミドルマスト10の昇降とが同時になされる際にも検出されるように設けられている。つまり、被検出体は、セカンドシリンダ13が最短縮した状態を含め、ファーストシリンダ12とセカンドシリンダ13とが同時に伸縮する範囲で近接センサ18により検出される。
回転センサ19は、図3に示すように、ワイヤーがミドルマスト10に連結されたエンコーダからなり、アウタマスト9に対するミドルマスト10の昇降量に応じてパルス信号を出力する。このパルス信号は制御装置5へ伝えられ、後述するようにカウントされる。
さて、車体1に設けられる油圧装置は、主に、作動油を貯溜するタンク20、ポンプ21、ポンプ21に連結され一体的に回転するモータ22、モータ22の回転数を検出する回転センサ23、及び作動油の流れを制御するバルブ24と、各装置を結ぶ油圧配管とからなり、図2に示すように搭載されている。タンク20とポンプ21、ポンプ21とバルブ24、バルブ24とファーストシリンダ12及びセカンドシリンダ13は、図3に示すように、それぞれ油圧配管により結ばれ、各装置間で作動油が流れる。
ここで、回転センサ23はエンコーダからなり、モータ22の回転数に応じてパルス信号を出力し、これが制御装置5へ伝えられる。尚、ポンプ21とモータ22とは一体的に回転するので、ポンプ21にその回転数を検出する回転センサ23を設けてもよく、その場合も後述する内容と同様に揚高検出を行うことができる。
又、バルブ24は、ポンプ21から両シリンダへの作動油の流れを許容し、逆向きの流れを禁止する上昇位置(図3においては右側位置)と、ポンプ21と両シリンダとの間の双方向の流れを許容する下降位置(図3においては左側位置)とに切換え可能な電磁弁である。制御装置5によりバルブ24が備えるソレノイドが励磁されると下降位置に切換えられ、励磁が止められるとバルブ24が備えるスプリングにより上昇位置に戻るようになっている。
モータ22が力行制御されてポンプ21がモータ22により正転駆動されると、ポンプ21はタンク20から作動油を吸入すると共にバルブ24へ向けて作動油を吐出する。吐出された作動油はバルブ24を通して両シリンダへ供給される。ここで、ファーストシリンダ12とセカンドシリンダ13とにかかる負荷の違いから、先ずはファーストシリンダ12へ優先して作動油が供給され、ファーストシリンダ12へ供給できなくなるとセカンドシリンダ13へ作動油が供給される。つまり、セカンドシリンダ13が最短縮した状態で、ファーストシリンダ12へ作動油が供給されて伸長し、ファーストシリンダ12が最伸長した状態で、セカンドシリンダ13へ作動油が供給されて伸長する。
一方、バルブ24が下降位置にあるときにポンプ21の正転駆動を止めると、バルブ24を通して両シリンダからの作動油がポンプ21へ流入し、ポンプ21が逆転する。ここで、ファーストシリンダ12とセカンドシリンダ13とにかかる負荷の違いから、先ずはセカンドシリンダ13から優先して作動油が回収され、セカンドシリンダ13から回収できなくなるとファーストシリンダ12から作動油が回収される。つまり、ファーストシリンダ12が最伸長した状態で、セカンドシリンダ13から作動油が回収されて短縮し、セカンドシリンダ13が最短縮した状態で、ファーストシリンダ12から作動油が回収されて短縮する。尚、ポンプ21が逆転するとモータ22も逆転することになるが、モータ22は回生制御され、モータ22で発電された電力はインバータ6を介してバッテリ7へ供給される。
図4に示すように、制御装置5は、上昇スイッチ17A及び下降スイッチ17Bの操作に従ってインバータ6を介してモータ22を制御すると共にバルブ24を制御する昇降制御部51と、運転台14の揚高Hを求める揚高算出部52とを備える。
昇降制御部51は、上昇スイッチ17Aが操作されると、モータ22を力行制御して正転させてポンプ21を駆動させ、下降スイッチ17Bが操作されると、バルブ24を励磁しモータ22の逆転を回生制御する。これと同時に、昇降制御部51は、上昇スイッチ17A又は下降スイッチ17Bが操作されると、その旨の信号を揚高算出部52に伝える。又、昇降制御部51には揚高算出部52で求められた揚高Hが伝えられ、これに応じて昇降制御部51はモータ22の回転数やバルブ24への励磁、励磁停止のタイミングなどを制御する。
揚高算出部52は、回転センサ19及び回転センサ23からそれぞれ出力されるパルス信号をカウントして揚高Hを算出する導出部52Aと、回転センサ19から出力されるパルス信号をカウントして揚高Hを算出する導出部52Bと、導出部52A及び導出部52Bの何れによって揚高Hを算出するかを決定する判定部52Cとを備え、各部が次のように機能して揚高Hが求められる。
図5に示すように、このフォークリフトが起動されると、判定部52Cは、昇降制御部51からの信号に基づいて上昇スイッチ17A又は下降スイッチ17Bが操作されているか否かを判定し(S1)、何れかが操作されていれば、ファーストシリンダ12が動作中であるか否かを判定する(S2)。つまり、近接センサ18がオンであればファーストシリンダ12が動作中であると判定し、判定部52Cは導出部52Aを選択し、導出部52Aに揚高Hを算出させる。
すなわち、導出部52Aは回転センサ23からのパルス信号をカウントし、所定時間当たりのカウント数ΔC(上昇時は正の値、下降時は負の値)を求める。このカウント数ΔCは実際のモータ22の回転数に相当する。又、導出部52Aは回転センサ19からのパルス信号をカウントし、同時間当たりのカウント数ΔC2(上昇時は正の値、下降時は負の値)を求める。その上で、カウント数ΔCからカウント数ΔC2に係数Kaを乗算してたものを減算してカウント数ΔC1を求める(S3)。
ここで、係数Kaは単位揚高当たり(又は単位時間当たり)の回転センサ23からのパルス信号のカウント数と回転センサ19からのパルス信号のカウント数との比であり、係数Ka×カウント数ΔC2によりカウント数ΔC2はモータ22の回転数に相当する数に換算される。つまり、係数Ka×カウント数ΔC2はカウント数ΔCのうち、セカンドシリンダ13による伸縮に寄与する分であるから、これをカウント数ΔCから減算することで、カウント数ΔCのうち、ファーストシリンダ12による伸縮に寄与する分であるカウント数ΔC1が得られる。そして、導出部52Aは、カウント総数C1にカウント数ΔC1(上昇時は正の値、下降時は負の値)を加算してカウント総数C1を更新する(S4)。
更に、導出部52Aは、カウント総数C1に係数Kbを乗算してファーストシリンダ12による揚高変化量H1を算出し(S5)、カウント数ΔC2に係数Kcを乗算してセカンドシリンダ13による揚高変化量H2を算出する(S6)。こうして揚高変化量H1,H2が求まると、導出部52Aはこれらを合計して揚高Hを算出する(S7)。算出された揚高Hは昇降制御部51へ伝えられ、昇降制御部51でのモータ22及びバルブ24の制御に利用される。
S2において、近接センサ18がオンでなければ、ファーストシリンダ12は動作中でなくセカンドシリンダ13が動作中であると判定し、判定部52Cは導出部52Bを選択し、導出部52Bに揚高Hを算出させる。
すなわち、図5に示すように、導出部52Bは回転センサ19からのパルス信号をカウントして所定時間当たりのカウント数ΔC2(上昇時は正の値、下降時は負の値)を求め、カウント総数C2にカウント数ΔC2を加算してカウント総数C2を更新する(S8)。更に、導出部52Bはこのカウント総数C2に係数Kcを乗算して揚高Hを算出する(S9)。こうして算出された揚高Hは昇降制御部51へ伝えられ、昇降制御部51でのモータ22及びバルブ24の制御に利用される。
尚、上記の説明から明らかなように、係数Kbは回転センサ23からのパルス信号の単位カウント数当たりの揚高を表すものであり、係数Kcは回転センサ19からのパルス信号の単位カウント数当たりの揚高を表すものである。
又、カウント総数C1はファーストシリンダ12による揚高変化量H1を回転センサ23からのパルス信号のカウント数に換算したものであり、カウント総数C2は揚高Hを回転センサ19からのパルス信号のカウント数に換算したものである。
このような実施例によれば、運転台14を昇降させている間に、例えばファーストシリンダ12からセカンドシリンダ13へ伸長が切り替わる際や、セカンドシリンダ13からファーストシリンダ12へ短縮が切り替わる際に、両方のシリンダが同時に伸縮したとしても、正確な運転台14の揚高Hを検出することができる。もちろん、ファーストシリンダ12、セカンドシリンダ13がそれぞれ単独で伸縮しているときも、運転台14の揚高Hを正しく検出できる。
尚、上記の実施例では、上昇スイッチ17A、下降スイッチ17Bの何れかが操作されていることを条件に揚高Hを算出するようにしているが、これに代えて、又はこれに加えて、回転センサ23からの出力に基づいて実際にモータ22が回転しているか否かを判定し、モータ22が回転していることを条件に揚高Hを算出するようにしてもよい。
又、上記の実施例では、上昇スイッチ17A又は下降スイッチ17Bが操作されているときに、近接センサ18によりミドルマスト10の位置を検出してファーストシリンダ12が動作中であるか否かを判定しているが、これに代えて、回転センサ19のワイヤーやセカンドシリンダ13のロッドなどの位置を検出するようにしてもよい。
本発明の実施例に係るフォークリフトの後方斜視図である。 本発明の実施例に係るフォークリフトの前方斜視図である。 本発明の実施例に係る荷役用昇降装置の概略図である。 本発明の実施例の機能ブロック図である。 本発明の実施例の制御フロー図である。
符号の説明
1 車体
5 制御装置
51 昇降制御部
52 揚高算出部
52A 導出部
52B 導出部
52C 判定部
6 インバータ
8 マスト装置
9 アウタマスト
10 ミドルマスト
11 インナマスト
12 ファーストシリンダ
13 セカンドシリンダ
14 運転台
17 操作ボックス
17A 上昇スイッチ
17B 下降スイッチ
18 近接センサ
19 回転センサ
21 ポンプ
22 モータ
23 回転センサ

Claims (2)

  1. 固定マストに昇降可能に支持される可動マストと、該可動マストに昇降可能に支持される可動台と、該可動台を上記可動マストに対し昇降させる第1のシリンダと、上記可動マストを上記固定マストに対し昇降させる第2のシリンダとを備え、上記第1及び第2のシリンダへポンプで作動油を供給し上記各シリンダを伸長させ、上記第1及び第2のシリンダから上記ポンプを通して作動油を回収し上記各シリンダを短縮させるようにした昇降装置において、上記可動台の揚高を検出する揚高検出装置であって、
    上記ポンプ又は該ポンプに連結されて一体的に回転するモータに付設され、その回転数に対応する信号を出力する回転検出手段と、上記可動マストと連結して設けられ、上記可動マストの昇降量に対応する信号を出力する昇降検出手段と、上記回転検出手段及び上記昇降検出手段の各出力に基づいて上記可動台の揚高を算出する第1の揚高導出手段と、上記昇降検出手段の出力に基づいて上記可動台の揚高を算出する第2の揚高導出手段と、上記第1のシリンダの伸縮状況を検出し、その結果に応じて上記第1及び第2の揚高導出手段の何れかを選択する選択手段とを備え、
    上記第1の揚高導出手段は、上記回転検出手段及び上記昇降検出手段の各出力に基づいて上記第1のシリンダによる上記可動台の揚高変化量を求めると共に、上記昇降検出手段の出力に基づいて上記第2のシリンダによる上記可動台の揚高変化量を求め、これら揚高変化量を合計して上記可動台の揚高を算出するものであり、
    上記選択手段は、上記第1のシリンダが伸縮していれば上記第1の揚高導出手段を選択し、上記第1のシリンダが伸縮していなければ上記第2の揚高導出手段を選択するものであることを特徴とする昇降装置の揚高検出装置。
  2. 上記第1の揚高導出手段は、上記昇降検出手段の出力に基づいて上記回転検出手段の出力のうち上記第2のシリンダの伸縮への寄与分を求め、該寄与分を上記回転検出手段の出力から減算して求めた上記第1のシリンダの伸縮への寄与分で上記第1のシリンダによる上記可動台の揚高変化量を求めるものであることを特徴とする請求項1に記載の昇降装置の揚高検出装置。
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